Tổng quan về Công nghệ sinh học

Cụng ngh sinh hc.
- CNSH có thể hiểu đơn giản là công nghệ sử dụng các quá trình sinh học của các tế bào vi
sinh vật, động vật và thực vật tạo ra thơng phẩm phục vụ lợi ích con ngời
- ĐN:CNSH là quá trình sản xuất ở quy mô công nghiệp có sự tham gia của các tác nhân
sinh học (ở mức độ cơ thể, tế bào, dới tế bào) dựa trên các thành tựu nổi bật của nhiều bộ
môn khoa học, phục vụ cho việc tăng của cải vật chất của xã hội và bảo vệ lợi ích của con
ngời
- Ngi ta phõn CNSH ra hai loi: CNSH mi (new biotechnology) v CNSH c in (classical
biotechnology).
- Cụng ngh sinh hc c in xut hin trong lch s loi ngi rt sm, cú th cỏch õy
5.000-8.000 nm, thm chớ 10.000 nm.(kinh thỏnh cú ghi qui trỡnh lm gim, lm ru nho,
lm da, ).
- Cụng ngh sinh hc mi xut hin khi k thut di truyn ra i cú s tham gia ca nhng
ging SV mi hoc cỏc sn phm ca chỳng c to ra bng k thut di truyn hin i
(cụng ngh gen).
- =>Cụng ngh sinh hc khụng phi l mt b mụn khoa hc nh toỏn, lý, hoỏ,... m l mt
phm trự sn xut, nú ko nhng to ra ca ci vt cht, m cũn hng vo vic bo v v
tng cng cht lng cuc sng con ngi.
- Thc t, cụng ngh sinh hc mang tớnh ng dng, tuy nhiờn hng lot k thut ca cụng
ngh sinh hc ang l nhng cụng c nghiờn cu khoa hc sinh hc v lm sỏng t cỏc c
ch ca cỏc hin tng sng mc phõn t.
- VN, Ngh nh s 18/CP ca Chớnh ph ngy 11/3/1994 v phỏt trin CNSH thỡ: Cụng
ngh sinh hc l mt tp hp cỏc ngnh khoa hc (sinh hc phõn t, di truyn hc, vi sinh
vt hc, sinh húa hc v cụng ngh hc) nhm to ra cỏc cụng ngh khai thỏc quy mụ
cụng nghip cỏc hot ng sng ca vi sinh vt, t bo thc vt v ng vt.
- Phõn loi: theo thi gian
- - Cụng ngh sinh hc truyn thng (Traditional Biotechnology).
- +1. Thc phm lờn men truyn thng
- + 2. Cụng ngh lờn men vi sinh vt
- + 3. Sn xut phõn bún v thuc tr sõu vi sinh vt
- + 4.Sn xut sinh khi giu protein

- + 5.Nhõn ging vụ tớnh bng nuụi cy mụ v t bo thc vt
- -+ 6.Th tinh nhõn to
- - Cụng ngh sinh hc hin i (Modern Biotechnology).
- - + 1. Nghiờn cu genome (Genomics)
- + 2. Nghiờn cu proteome (Proteomics)
- + 3. Thc vt v ng vt chuyn gen (Transgenic Animal and Plant)
- + 4. ng vt nhõn bn (Animal Cloning)
- + 5. Chip gen (DNA chip)
- + 6. Liu phỏp t bo v gen (Gen and Cell Therapy)
- + 7. Cụng ngh sinh hc nano (Nanobiotechnology)
- + 8. Tin sinh hc (Bioinformatics)
- + 9. Hot cht sinh hc (Bioactive Compounds)
- + 10. Protein bit dc (Therapeutic Protein)
- vào các tác nhân sinh học tham gia vào quá trình công nghệ
- - 1. Công nghệ sinh học thực vật (Plant Biotechnology)
- - 2. Công nghệ sinh học động vật (Animal Biotechnology)
- - 3. Công nghệ sinh học vi sinh vật (Microbial Biotechnology)
- - 4. CNSH enzyme hay công nghệ enzyme (Enzyme Biotechnology)
- - 5. CN protein (Protein Engineering) và công nghệ gen (Gen Engineering)
- tùy vào đối tượng phục vụ của công nghệ sinh học
- 1. - Công nghệ sinh học nông nghiệp (Biotechnology in Agriculture)
- 2. - CNSH chế biến thực phẩm (Biotecnology in Food Processing)
- 3. - Công nghệ sinh học y dược (Biotechnology in Medicine-Pharmaceutics)
- 4. - Công nghệ sinh học môi trường (Environmental Biotechnology)
- 5. - Công nghệ sinh học vật liệu (Material Biotechnology)
- 6. - Công nghệ sinh học hóa học (Biotechnology in Chemical Production)
- 7.- Công nghệ sinh học năng lượng (Biotechnology in Energy Production)...
- Vị trí của công nghệ gen trong công nghệ sinh học
- Cộng nghệ gen là ngành kĩ thuật về quy trình ứng dụng kĩ thuật gen để tạo các sản phẩm
biến đổi gen theo yêu cầu mục đích của con người

- Công nghệ gen là một mũi nhọn của công nghệ sinh học.
- Ra đời: Năm 1972-1973 kỹ thuật gen ra đời, mở đầu cho một giai đoạn mới của cuộc cách
mạng CNSH. Con người đã có khả năng vượt giới hạn tiến hoá, có thể chuyển các gen từ
một loài này sang một loài khác, điều mà không thể thực hiện được bằng con đường chọn
lọc tự nhiên.
- Phát triển: Đến nay người ta đã giải mã bộ gen của mhiều sinh vật như bộ gen của vi khuẩn
E. coli, của nhiều virus, của giun tròn, của cây lúa và đến năm 2003 về cơ bản đã giải mã
được bộ gen người.
- Trên cơ sở kỹ thuật gen các nhà khoa học đã tạo ra nhiều giống cây trồng có những đặc
tính ưu việt như cây chống chịu hạn, chịu mặn, cây có năng suất cao góp phần là tăng giá
trị kinh tế cho xã hội. Nhiều chủng vi sinh vật mới có khả năng tổng hợp enzym cao được
tạo ra bằng công nghệ gen đã được sử dụng trong công nghiệp.
- Sự hiểu biết một cách chi tiết về cấu tạo và vận hành của bộ gen cho phép con người có khả
năng can thiệp một cách chính xác vào các quá trình sống để phục vụ lợi ích của mình.
Những thành tựu của công nghệ gen luôn gắn với ứng dụng thực tiễn nhằm phục vụ lợi ích
của con người.
- Tóm lại : công nghệ gen là mũi nhọn, là trung tâm phát triển của công nghệ sinh học.
- Ứng dụng của công nghệ gen.
- CN di truyền còn gọi là CN gen, Kỹ thuật tái tổ hợp thực hiện việc chuyển gen để tạo ra các
tế bào hoặc cá thể mang các gen mới nhằm tạo ra những vật chất cần thiết cho con người. Đó
là những thành tựu kỳ diệu nhằm giúp chẩn đoán, cứu chữa hoặc phòng ngừa các bệnh hiểm
nghèo,
- VD: như việc sản xuất ở quy mô công nghiệp insulin (dùng cho bệnh nhân tiểu đường), các
loại interferon (chống virut và ung thư),...
- CN gen tạo cơ sở điều trị các bệnh di truyền mà trước đây hoàn toàn chịu bó tay: bệnh nhiễm
sắc thể thường, bệnh NST giới tính, hội chứng đa bội thể, bệnh đa gen, bệnh phân tử, một số
bệnh ung thư...
- CN gen h tr hu hiu cho vic chn ging cõy trng: chn ging n bi, chn ging a
bi, khụng ht, chn ging cú hiu sut quang hp cao, chn ging mang gen c nh m,
chn ging mang gen dit sõu hi, khỏng virut, giu dinh dng, khỏng thuc tr c...

- to ra cỏc cõy trng chuyn gen (GMC hay GMO): Cõy thuc lỏ l cõy chuyn gen u tiờn
c a vo ng dng (1983). Sau ú l cõy bụng khỏng sõu v khỏng c di (1986).
- Khi ú ch mi cú 5 loi GMC c a ra th nghim. n nm 1992 s 675 loi. Din
tớch gieo trng GMC trờn th gii vo nm 1995 la 1,2 triu ha, , nm 1999 l 39,9 triu ha.
- @ Những giai đoạn phát triển của CNSH Việt Nam
- Giai đoạn trớc 1945:
- 1891 Calmette thành lập Viện Pasture Sài Gòn: Vaccine đậu mùa, chống dại, men làm rợu
nếp, bệnh ở vùng nhiệt đới Yersin nghiên cứu về dịch hạch và sáng lập Viện Pasture Nha
Trang
- 1887 Nhà máy rợu SàI Gòn ra đời
- Giai đoạn 1945-1954:
- 1949 BS Ng Văn Hởng sản xuất vaccine đậu mủa, tả, thơng hàn, làm các xét nghiệm và đào
tạo đợc KTV và đội tiêm trủng
- 1950 GS BS. Phạm Ngọc Thạch và GS TS. Đặng V Ngữ sản xuất penicillin tử nấm penicillin
để rửa vết thơng cho các chiến sỹ
- Giai đoạn 1955 đến nay: C s phỏt trin CNSH VN l nhng bc u tiờn nhng ch yu
cha cú sn phm (dc phm)
- Công nghệ vaccine
- Công nghệ rợc bia
- Nhà máy bột ngọt Vedan.
- 1995 đến nay: Lập bản đồ gen, chẩn đoán phân tử, tạo sinh vật chuyển gen, vaccin táI tổ hợp
- 1. Trong Nong Lam nghiep
- - ó lp bn TL tớnh trng chng mn v chu c nhụm trờn vt liu lỳa di v lỳa
a phng ng bng sụng Cu Long. Du nhp gen cú li t lỳa di ng Thỏp Mi
vo lỳa trng to ging lỳa chu phốn nng sut cao.
- - To cõy trng chuyn gen : Vit Nam cng ó o to c i ng cỏn b, thu thp v
phõn lp c hng chc gen quớ cú giỏ tr chuyn vo cõy trng. Hng tp trung nghiờn
cu v trin khai trờn cõy bụng, cõy lỳa, cõy cỳc khỏng sõu, u khỏng bnh m vũng v
cõy lỳa sinh tng hp tin vitamin A.
- Nghiờn cu chuyn gen chu thuc dit c v khỏng bnh khụ vn vo ging lỳa DT10,

DT13; gen khỏng bnh bc lỏ vo ging lỳa VL902; ....gen B-caroten vo lỳa indica
(MTL250, IR64, KDML) cú ging lỳa giu vitamin A.
- S dng RAPD ỏnh giỏ a dng di truyn ca tp on lỳa Tỏm, mt s dũng bp ngụ
thun v d oỏn mt s t hp lai cú trin vng.
- - Trong lõm nghip ó nghiờn cu s dng izozyme v CTPT trong chn ging keo, bch
n v lỏt hoa cng nh trong bo tn ngun gen cõy rng. ó tỏch chit AND v nh v
dc mt sụ allen cho mt s dũng keo lai, ang kho nghim mt s dũng bch n bin
np gen v thay i hm lng v tớnh cht lignin.
- - Trong chn nuụi, bng k thut di truyn phõn t PCR-RFLPs, ó phỏt hin gen halothan
liờn quan n t l nc v kh nng chng stress ca ln; gen iu khin nng sut v cht
lượng sữa bò, gen hooc-môn sinh trưởng liên quan đến tốc độ sinh trưởng và thành phần thịt
xẻ của lợn và gen qui định giới tính của bò để xác định giới tính phôi 7 ngày tuổi.
- 2. Công nghệ tế bào và phôi :
- Nhân giống in vitro : Đến nay trình độ của Việt Nam phát triển khá cao đạt đến trình độ cho
phép hoàn thiện qui trình nhân giống ở hầu hết các đối tượng ở qui mô phòng thí nghiệm,
như : khoai tây, khoai lang, khoai sọ, sắn (cây lương thực); cây ăn quả như dứa, chuối, gốc
ghép cam chanh; một số cây công nghiệp như mía, cà phê, điều, dứa sợi… các cây lâm
nghiệp như bạch đàn, keo, tre và nhiều loại hoa như hoa lan, cẩm chướng, hồng, đồng tiền…
- Thông qua nuôi bao phấn đã tạo các giống lúa thuần như Khao 85, Khao 1105, VH2. Đặc
biệt thông qua chọn dòng tế bào soma thu được các giống DR1, DR2, DR3 đang mở rộng ra
qui mô sản xuất. Kết hợp biến dị tế bào soma với gây đột biến đã tạo giống lúa KDM39.
- - Trong chăn nuôi đã hoàn thiện công nghệ sản xuất phôi tươi và phôi đông lạnh, sử dụng
phương pháp cấy truyền phôi để tạo đàn bò có ưu thế lai đạt 30-40%. Gần đây đã thành công
trong công nghệ cắt phôi, tạo ra 2 bê song sinh cho phép nhân nhanh đàn bò sữa và một vài
nghiên cứu ban đầu về thụ tinh trong ống nghiệm, ghép phôi, cấy chuyển nhân, chuyển gen
cũng được tiến hành.
- 3.Công nghệ vi sinh vật :
- - Sử dụng VSV làm phân bón (phân VSV cố định nitơ tự do hoặc hội sinh, phân VSV phân
giải phốt phát khó tan từ vi khuẩn hoặc nấm mốc; phân bón VSV có nguồn gốc từ nấm
Mycorhiza, vi khuẩn Rhizobium, xạ khuẩn Franka cho cây lâm nghiệp (thông, keo, phi lao,

sao đen); chế phẩm VSV bổ sung thức ăn gia cầm…
- - Chế phẩm thuốc BVTV sinh học được ứng dụng rộng rãi như NPV, V-Bt để trừ sâu
khoang, sâu xanh hại rau, màu, bông, đay, thuốc lá, chế phẩm vi khuẩn huỳnh quang
(Pseudomonas flourescens) phòng trừ bệnh hại rễ cà phê, vải thiều, lạc.
- - Công nghệ sản xuất chế phẩm bả diệt chuột sinh học trên cơ sở vi khuẩn gây bệnh chuyên
tính Salmonella enteriditiss Isachenco có hiệu lực phòng trừ chuột 80-90% được ứng dụng
trong sản xuất. Đã sản xuất chế phẩm diệt chuột Micorat, biorat.
- - Nhiều kết quả nghiên cứu sử dụng nấm có ích diệt côn trùng đã đạt kết quả tốt như
Metarhizium flovoviridae trừ mối, châu chấu hại mía, Beauveria bassiana trừ sâu róm hại
thông, Beauveria bassiana và Metarhizium aniopliae phòng trừ sâu hại dừa; nấm đối kháng
Tricoderma trừ khô vằn trên ngô và hạn chế bệnh lở cổ rể đậu tương. Hiện nay, các nhà khoa
học đang hoàn thiện qui trình sử dụng nấm Exserohilum monoceras (nòi 85.1) để trừ cỏ lồng
vực.
- - Trong lĩnh vực sử lý môi trường đã ứng dụng thành công công nghệ biogas để chuyển chất
thải hữu cơ thành khí đốt. Đã xử lý rác thải, than bùn,… làm phân bón. Những nghiên cứu
trong ứng dụng công nghệ vi sinh để xử lý nước thải, chuyển đổi sinh học các nguồn phế
thải nông, lâm nghiệp,…
- - Sản xuất nấm ăn, nấm dược liệu bằng phế phụ liệu nông nghiệp đã thu nhiều kết quả, tăng
thu nhập và giải quyết thêm việc làm cho nông dân.
- 4. Công nghệ enzyme.
- - Sử dụng kỹ thuật phân tích enzyme xác định hàm lượng độc tố nấm, mức độ tồn dư thuốc
trừ sâu trong sản phẩm nông nghiệp, trong lên men lá, củ sắn để làm giảm hàm lượng độc tố,
tăng protein.
- - Sản xuất chế phẩm đậu tương lên men từ vi khuẩn Bacillus subtilis nato; hương thơm trên
cơ chất gạo, ngô và một số quả ít hương thơm, rượu vang, chế phẩm Iturin A để bảo quản
nông sản và bảo vệ cây trồng; chế phẩm Bacteriocin để bảo quản thực phẩm tươi sống.
- - Đang tiếp tục nghiên cứu sản xuất axit amin L-Lysin
mentionintừ phế phụ phẩm của côn nghiệp đường, men phytaza từ cám gạo.
- Như đã nêu phần trên, kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm khá phong phú và đa
dạng, nhưng triển khai ở quy mô công nghiệp lại rất ít. Một số kết quả có thể kể như :

- 1. Sản xuất giống cây ăn quả có múi sạch bệnh và giống dứa cayen chất lượng cao.
- 2. Hoàn thiện công nghệ sản xuất tinh cọng rạ đông lạnh. Hiện khoảng 30-35% số lợn nái
trong nước được thụ tinh nhân tạo bởi tinh dịch pha chế băng môi trường này.
- 3. Tạo ra khoảng 60 bò sữa, và hiện có 10 con đang vắt sữa bằng phương pháp cấy truyền
phôi. Sản xuất vacxine cho gia súc,…
- 4. Sản xuất phân bón vi sinh và phân hữu cơ sinh học,…
- 5. Trong lâm nghiệp đã cung cấp đủ giống bạch đàn, keo bằng phương pháp nuôi cấy mô để
trồng trên 10.000 ha rừng.
- 6. Tuy nhiên, so với một số nước trong khu vực thì lĩnh vực CNSH nói chung và GMO của
Việt Nam còn chậm.
- Các nước như Thái Lan, Malaysia, Indonesia, Philippin đều đã có văn bản của Nhà nước
hướng dẫn việc thử nghiệm, đánh giá và cho phép sử dụng GMO và các quốc gia ASEAN đã
có văn bản hướng dẫn được thống nhất cho cả khu vực để trình ký. Ở Việt Nam, văn bản này
đang là dự thảo. Đây cũng là điểm hạn chế làm chậm tiến độ hội nhập, nhiều công ty muốn
giới thiệu các loại giống cây trông GMO vào Việt Nam đang mong đợi văn bản pháp lý
chính thức của Nhà nước.
-
Các cơ thể vi sinh vật có khả năng sinh trưởng trên nhiều loại cơ chất (môi trường dinh
dưỡng) khác nhau và có thể sản xuất nhiều sản phẩm thương mại. Gần đây, việc áp dụng các
kỹ thuật di truyền in vitro đã mở rộng phạm ứng dụng của CNSH VSV với các sản phẩm
được sản xuất bởi vi sinh vật và đã cung cấp các phương pháp mới để tăng sản lượng của
những sản phẩm đó.
- Y HỌC
- Các tiến bộ của công nghệ DNA tái tổ hợp đã mở rộng phạm vi các sản phẩm lên men tiềm
tàng của vi sinh vật. Có khả năng đưa các gen từ các cơ thể bậc cao vào các tế bào vi sinh
vật như là các tế bào nhận để tổng hợp các protein (bao gồm enzyme) ngoại lai. Các tế bào
vật chủ dùng trong những trường hợp này là E. coli, Sac. cerevisiae và một số loại nấm
men khác
- Thành tựu công nghệ sinh học VSV được thể hiện rõ nét nhất là ở lĩnh vực y học như liệu
pháp protein và liệu pháp gen để chữa trị một số bệnh hiểm nghèo (ung thư, nhiễm virus và

hiện đang thử nghiệm chữa trị bệnh AIDS...) cũng như để chẩn đoán bệnh (viêm gan, sốt
xuất huyết, sán lá gan...) và phòng bệnh (vaccine).
- Ngày nay, với những công cụ của kỹ thuật gen, ngành y không chỉ dựa vào các triệu chứng
lâm sàng mà còn có khả năng tác động thẳng vào các nguyên nhân sâu xa của bệnh đó là sự
bất thường của gen. CNSH giúp chẩn đoán và phòng ngừa bệnh tật với việc tạo ra các bộ
kit chẩn đoán bằng phương pháp PCR và các DNA vaccine có hiệu quả cao.